JPH0549045B2 - - Google Patents

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JPH0549045B2
JPH0549045B2 JP61241338A JP24133886A JPH0549045B2 JP H0549045 B2 JPH0549045 B2 JP H0549045B2 JP 61241338 A JP61241338 A JP 61241338A JP 24133886 A JP24133886 A JP 24133886A JP H0549045 B2 JPH0549045 B2 JP H0549045B2
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magnetic
tracks
track
pitch
poles
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JP61241338A
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Tadashi Takahashi
Kunio Myashita
Shoichi Kawamata
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気的に位置を検出する装置に係り、
特に絶対位置検出に好適な装置に関する。
〔従来の技術〕
この装置に係るものとして、たとえは、特開昭
59−108193号公報に記載されたような装置であつ
た。この装置は絶対位置を磁気的に検出するもの
で、移動体に取付けた磁気記録媒体と、これに所
要長の磁気信号を記録した磁気トラツクと、これ
に近接配置した磁気検出素子により、絶対位置を
検出するもので、出力信号の各ビツトに対応し
た、磁気トラツクと磁気検出素子を複数個有する
構成が記載されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は絶対位置の検出分解納を上げよ
うとすればそれに応じて、磁気トラツク、及び磁
気検出素子の数が増加するため、寸法形状が大き
くなる問題があつた。
本発明の目的は寸法形状の小さな分解能の高い
絶対位置検出装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、被位置検出体に担持した磁気記録媒
体と、この磁気記録媒体にそれぞれ磁気信号を記
録した複数列の磁気トラツクと、これらの磁気ト
ラツクにそれぞれ近接して配置され、かつ前記磁
気信号の磁気に感応して内部電気抵抗が変化する
複数の磁気検出素子と、これらの磁気検出素子の
抵抗変化を電気信号に変換し、これらの電気信号
に基づいて被位置検出体の位置を検出するものに
おいて、前記複数列のトラツクのうち、少なくと
も二つ以上のトラツクには、それぞれピツチλの
磁気記録単位の磁極を被位置検出体の移動方向に
所要数連続記録した部分と、実質的に磁気信号の
ない記録しない部分を持つと共に、これら連続記
録した部分と記録しない部分の長さをそれぞれ他
のトラツクに対して異なるようにした第1の磁気
トラツク群を設け、前記複数列のトラツクのう
ち、少なくとも1つのトラツクにはピツチλの磁
気記録単位の磁極を実質的全長に亘り記録した第
2の磁気トラツクとを設け、前記各トラツクに近
接配置される前記磁気検出素子は対にして対向配
置し、第2の磁気トラツクに設ける磁気検出素子
間の間隔を、第1の磁気トラツク群に設ける磁気
検出素子間の間隔1/2に設け、前記各磁気記録単
位の磁極がピツチλで同じ長さであるとともに各
磁気トラツク間の対向する磁極が同極になるよう
に配置し、上記第1の磁気トラツク群および第2
の磁気トラツクから各磁気検出素子に得られる電
気信号をデジタル処理し、このデジタル情報に基
づいて被位置検出体のアブソリユート位置を検出
することを特徴とするものである。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図〜第6図によ
り説明する。第1図は本発明の一実施例の磁気回
転センサの構成図である。図で、1は回転体、2
は回転軸、3は取付台、4は、各磁気抵抗素子
(磁気検出素子)を有する磁気センサ、5は、磁
気トラツクM,M0〜M3から構成される回転ドラ
ムである。回転体1の軸2が回転すると磁気ドラ
ム5が回転する。これにより磁気センサ4の各磁
気抵抗素子の磁界が変化し、磁気センサに回転に
応じた磁気抵抗変化が生じる。第2図は第1図の
磁気センサ4と磁気ドラム5の配置を展開して示
したものである。第2図に於いて、磁気ドラム5
は図示のようにM,M0,M1,M2,M3と5つの
磁気トラツクに分かれており、磁気トラツクMに
NSのピツチがλの磁気記録単位の磁極を図示の
ように全周に連続して記録する。また、磁気トラ
ツクM0〜M3には4ビツトのグレーコードに相当
する磁気信号が図示のように記録してある。すな
わち、磁気トラツクM0にはN、Sのピツチがλ
の磁気記録単位の磁極を2個連続して記録し、ピ
ツチ2λ間隔をあけて2個連続記録することをく
り返して全周に記録している。
次の磁気トラツクM1でピツチλの磁気記録単
位の磁極を4個連続して記録し、4λ間隔をあけ
てさらに4個連続記録することを全周にくり返し
て記録している。
さらに磁気トラツクM2ではピツチλの磁気記
録単位の磁極を8連続して記録し、8λの間隔を
あけている。磁気トラツクM3では磁気トラツク
M2より機械角で90度位相をずらして同様な信号
を記録している。
すなわち、磁気トラツクM0〜M3には磁気記録
単位λのピツチの磁極をそれぞれ2個、4個、8
個、8個連続記録し、2λ、4λ、8λ、8λの磁気記
録部分と磁気記録をしない空白部を交互に配置し
てある。また、磁気トラツクM、M0〜M3は全て
ピツチλの磁気記録単位の磁極で構成している。
さらに各磁気トラツクM、M0〜M3ではその隣り
合う磁極のN、Sは全て同極性になるように記録
してある。
次に、磁気センサ4においては、前記各磁気ト
ラツクに磁気抵抗素子(MR素子と略す)が近接
配置され、第2図に示すように磁気トラツクMに
対向してMR素子R1〜R4が配置されている。磁
気トラツクM0にはMR素子R01,R02が対向配置
され、同様に磁気トラツクM1〜M3に対向してそ
れぞれMR素子11,R12,R21,R22およびR31
R32が配置されている。
また、MR素子R01とR02,R11とR12,R21とR22
およびR31とR32とは、それぞれ磁気記録単位の
ピツチλに対してλ/2の間隔で配置する。MR
素子R1,R2,R3,R4はそれぞれ磁気記録単位の
ピツチλに対してλ/4の間隔で配置してある。
このMR素子はパーマロイ等の強磁性薄膜で構
成され、長手方向に直角な磁界を加えると、磁界
の大きさに比例して電気抵抗値が減少することを
利用している。今、第2図のドラム5が矢印の方
向へ移動すると各MR素子R1〜R4及びR01〜R32
は磁気ドラム5の各磁気トラツクからの磁界によ
り、第3図に示すように抵抗が変化する。この抵
抗変化は各磁気トラツクの磁気記録単位に対応し
てλごとに現われている。
これらの各MR素子R1〜R4およびR01〜R32
固定抵抗R(MR素子を磁気ドラム5からの磁界
を受けない所に配置したものでもよい)とにより
第4図のような抵抗ブリツジ回路を構成する。こ
の各抵抗ブリツジは各磁気トラツクごとに、すな
わち磁気トラツクMに対してはMR素子R1とR3
及びR2とR4による2組の抵抗ブリツジ、磁気ト
ラツクM0〜M3についてはそれぞれR01とR02
R11とR12,R21とR22およびR31とR32による抵抗
ブリツジを構成する。各抵抗ブリツジは電源Vよ
り一定電圧が加えられており、各抵抗ブリツジの
出力端子には第3図に示した抵抗変化に対応して
第5図に示すブリツジ出力電圧ea,eb,e0,e1
e2,e3が生じる。これらの出力を増幅して電圧比
較器等により波形整形すると第6図の出力電圧
EA,EB,E0,E1,E2,E3のようになる。また、
第5図のブリツジ出力電圧ea,ebの出力を増幅し
た出力電圧は第6図Ea,Ebである。
第6図の出力電圧のE0,E1,E2,E3は4ビツ
トのグレーコード信号で0〜15の分割ができるの
で16の絶対位置信号となる。さらに出力電圧EA
とEBは図示のようにお互いに電気角で90°の位相
差を有する2相信号で、その周期は前記4ビツト
のグレーコード出力E0〜E3の1分割分である。
また、出力電圧EAとEBは2ビツトの信号として
分割すると図示のようにグレーコード出力E0
E3の1分割の中をさらに、a,b,c,dと4
割できる。
したがつて、出力電圧EA,EB,E0〜E3により
16の中をさらに4分割できるので、64分割が可能
となり、アブソリユートの6ビツトの分解が得ら
れる。
また、第6図の電圧出力EaとEbはほぼ正弦波
の2相出力であり、4ビツトのグレーコードE0
〜E3の1分割の中で1周期のsin波とcos波となる
ので、これをアナログ的に分割とすると分解能を
さらに上げることが可能である。たとえば出力電
圧EaとEbにより1周期を64分割すると、グレー
コードの16分割と合わせると1024分割となり、分
解能を上げることが可能である。このようにsin
波、cos波であるEaとEbの波形を分割すれば絶対
位置の分解能を上げることが可能である。
本実施例によれば磁気ドラム5の磁気トラツク
数に対して十分大きなビツト数の絶対位置の分解
能を得ることが可能であり、磁気ドラムを磁気セ
ンサの寸法が小さくとも高分解能のアブソリユー
トの位置検出が可能となる。また、磁気記録単位
のピツチλで全ての磁気トラツクを記録するので
お互の磁気干渉もなく精度の高い位置検出が可能
である。さらに、磁気記録単位のピツチλに対し
て十分小さな分割が可能であり、磁気ドラム5と
磁気センサ4の間隔であるスペーシングを小さく
せずに高分解能の位置検出が可能である。
以上基本的な実施例について述べたが、さらに
磁気センサの出力を向上して、位置検出の精度を
向上した実施例を第7図〜第10図で説明する。
第7図は第1図の磁気ドラム5と磁気サンサ4
との関係を展開して示した図である。これは第2
図に対応しており、同一符号は同じ動作をするも
のである。磁気トラツクMは第2図と全く同じに
磁気信号を記録しており、磁気トラツクM0b
M3bのイ,ハ,ホ,トは第2図と同じ構成であ
る。磁気トラツクM0〜M3のロ,ニ,ヘ,チはそ
れぞれイ,ハ,ホ,トに対して磁気記録単位λの
磁極が相補的に記録されている。すなわち磁気ト
ラツク0bのイで磁極が記録されている所ではロで
は空白でイで空白の所ではロで磁極を記録してい
る。
また磁気センサ4で磁気トラツクMに対応した
部分にはMR素子R1〜R3を各々λ/4の間隔で
8個配置する。さらに磁気トラツクM0bのイに対
応してMR素子R01,R02をロに対応してMR素子
R03,R04を配置している。同様に各磁気トラツ
クM1b〜M3bのハ〜チに対応してそれぞれMR素
子R11〜R34が図示のように配置される。また、
MR素子R01とR02,R03とR04,R11とR12,R13
R14,R21とR22,R23とR24,R31とR32,R33とR34
はそれぞれλ/2の間隔で配置してある。
ここで磁気ドラム5が矢印の方向に移動すると
第2図で説明したと同様に各MR素子の抵抗が磁
界の影響を受けて変化する。第8図にMR素子R1
〜R3及びR01〜R14の抵抗変化を示す。各MR素子
は各磁気トラツクに対応して抵抗変化を生じる。
各MR素子は第9図に示すように各磁気トラツク
ごとに抵抗ブリツジを構成させることにより、各
抵抗ブリツジのブリツジ出力ea,eb,e0,e1,e2
e3は第10図のような出力が得られる。このブリ
ツジ出力は第5図と比較すると出力振幅が2倍で
あり、零電位に対して上下対称となる。すなわ
ち、第9図の抵抗ブリツジは全てMR素子で構成
しており、第4図が固定抵抗Rが入つているのに
比べて抵抗ブリツジの出力を大きくできるもので
ある。
第10図のブリツジ出力を増幅し、電圧比較器
で波形整形すれば第6図と同じ信号が得られ同様
に動作する。
以上回転体の位置検出について説明したが、直
線運動の位置検出も同様に使用できるものであ
る。さらに磁気センサと磁気ドラムの組合せ以外
でも絶対位置検出信号の分解能より、相対位置検
出信号の分解能を高くしておけば同様な効果を得
るものである。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明は、被位置検出体に
担持した磁気記録媒体と、この磁気記録媒体にそ
れぞれ磁気信号を記録した複数列の磁気トラツク
と、これらの磁気トラツクにそれぞれ近接して配
置され、かつ前記磁気信号の磁気に感応して内部
電気抵抗が変化する複数の磁気検出素子と、これ
らの磁気検出素子の抵抗変化を電気信号に変換
し、これらの電気信号に基づいて被位置検出体の
位置を検出するものにおいて、前記複数列のトラ
ツクのうち、少なくとも二つ以上のトラツクに
は、それぞれピツチλの磁気記録単位の磁極を被
位置検出体の移動方向に所要数連続記録した部分
と、実質的に磁気信号のない記録しない部分を持
つと共に、これら連続記録した部分と記録しない
部分の長さをそれぞれ他のトラツクに対して異な
るようにした第1の磁気トラツク群を設け、前記
複数列のトラツクのうち、少なくとも1つのトラ
ツクにはピツチλの磁気記録単位の磁極を実質的
全長に亘り記録した第2の磁気トラツクとを設
け、前記各トラツクに近接配置される前記磁気検
出素子は対にして対向配置し、第2の磁気トラツ
クに設ける磁気検出間の間隔を、第1の磁気トラ
ツク群に設ける磁気検出素子間の間隔の1/2に設
け、前記各磁気記録単位の磁極がピツチλで同じ
長さであるとともに各磁気トラツク間の対向する
磁極が同極になるように配置し、上記第1の磁気
トラツク群および第2の磁気トラツクから各磁気
検出素子に得られる電気信号をデジタル処理し、
このデジタル情報に基づいて被位置検出体のアブ
ソリユート位置を検出することを特徴とする磁気
的な位置検出装置にある。
この構成によれば、次のような良さがある。
(1) 磁気記録単位を所要数連続記録部分と連続記
録なし部分をもつとともにこれら連続記録した
部分と記録なし部分の長さをそれぞれ他のトラ
ツクと異なるようにした第1のトラツク群を設
け、連続記録を全長に亘り記録した第2の磁気
トラツクを設け、第2の磁気トラツクの磁気検
出素子間の間隔を第1の磁気トラツクの磁気検
出素子間の間隔の1/2にし、上記第1の磁気ト
ラツク群および第2の磁気トラツクから各磁気
検出素子に得られる電気信号をデジタル処理
し、このデジタル情報に基づいて被位置検出体
のアブソリユート位置を検出するので、高分解
度の位置検出ができる。
(2) 各磁気記録単位の磁極がピツチλで同じ長さ
であるとともに各磁気トラツク間の対向する磁
極が同極になるように配置されているので、磁
気トラツク間の磁気干渉がなく、細かな磁気記
録単位の磁極にかかわらず正確な磁気信号が検
出でき、高分解度の正確なアブソリユート位置
検出ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の位置検出装置の構造図、第2
図は本発明の一実施例の磁気ドラムと磁気センサ
の展開図、第3図は本発明の磁気抵抗素子の抵抗
変化波形図、第4図は本発明の磁気抵抗素子の接
続図、第5図は第4図の出力波形図、第6図は位
置検出装置の出力波形図、第7図は本発明の他の
実施例の磁気ドラムと磁気センサ展開図、第8図
は他の実施例の磁気抵抗素子の抵抗変化波形図、
第9図は他の実施例の磁気抵抗素子の接続図、第
10図は第9図の出力波形図である。 1……回転体、2……回転軸、3……取付台、
4……磁気センサ、5……磁気ドラム、M,M0
〜M3,M06〜M03……磁気トラツク、R1〜R3
R01〜R04,R11〜R14,R21〜R24,R31〜R34……
磁気抵抗素子、R……固定抵抗、V……電源、
ea,eb,e0〜e4……抵抗ブリツジ出力、Ea,Eb
…位置検出装置のアナログ出力、EA,EB,E0
E3……位置検出装置のデジタル出力。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被位置検出体に担持した磁気記録媒体と、こ
    の磁気記録媒体にそれぞれ磁気信号を記録した複
    数列の磁気トラツクと、これらの磁気トラツクに
    それぞれ近接して配置され、かつ前記磁気信号の
    磁気に感応して内部電気抵抗が変化する複数の磁
    気検出素子と、これらの磁気検出素子の抵抗変化
    を電気信号に変換し、これらの電気信号に基づい
    て被位置検出体の位置を検出するものにおいて、 前記複数列のトラツクのうち、少なくとも二つ
    以上のトラツクには、それぞれピツチλの磁気記
    録単位の磁極を被位置検出体の移動方向に所要数
    連続記録した部分と、実質的に磁気信号のない記
    録しない部分を持つと共に、これら連続記録した
    部分と記録しない部分の長さをそれぞれ他のトラ
    ツクに対して異なるようにした第1の磁気トラツ
    ク群を設け、 前記複数列のトラツクのうち、少なくとも1つ
    のトラツクにはピツチλの磁気記録単位の磁極を
    実質的全長に亘り記録した第2の磁気トラツクと
    を設け、 前記各トラツクに近接配置される前記磁気検出
    素子は対にして対向配置し、第2の磁気トラツク
    に設ける磁気検出素子間の間隔を、第1の磁気ト
    ラツク群に設ける磁気検出素子間の間隔1/2に設
    け、 前記各磁気記録単位の磁極がピツチλで同じ長
    さであるとともに各磁気トラツク間の対向する磁
    極が同極になるように配置し、 上記第1の磁気トラツク群および第2の磁気ト
    ラツクから各磁気検出素子に得られる電気信号を
    デジタル処理し、このデジタル情報に基づいて被
    位置検出体のアブソリユート位置を検出すること
    を特徴とする磁気的な位置検出装置。
JP61241338A 1986-10-13 1986-10-13 磁気的な位置検出装置 Granted JPS6395315A (ja)

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